生物电阻抗特性用于早期检测振动和强迫坐姿引起直升机飞行员颈腰痛的新技术研究

Vibration and forced posture of helicopter pilots are considered high risk factors of neck and low back pain. The adverse effects caused by vibration and forced posture of the pilots are chronic pathological change processs. Most polits don’t accept the treatment to alleviate symptoms until they cannot undertake the daily flights. If there is an effective noninvasive means to continuously monitor the change process of pilots’ neck and low back muscles, it is possible to timely analysis and prompt the pilots’ neck and low back muscle fatigue status, and carry out the relevant medical prevention and early treatment, which is great help for maintaining the health of helicopter pilots. Accordingly, this study intends to use of bioelectrical impedance measurement technology, starting from the establishment of neck and low back muscles bioelectrical impedance measurement methodology. Through a combination of animal experiment and human experiment, this subject will study the relationship between bioimpedance characteristics and biological characteristics in the development of neck and low back pain, filter the sensitive indexes of bioelectrical impedance characteristics, and reveal the relationship between electrical impedance characteristics and neck and low back pain. This study will provide new ideas and theoretical basis for the detection neck pain and low back pain, and contribute to protect helicopter pilots’ neck and low back health.

直升机飞行时产生的振动和飞行员驾驶飞机时的强迫体位姿势被认为是颈腰痛的高危险因素。振动和强迫姿势对飞行员的不良影响是一个慢性长期的病理变化过程，大部分飞行员往往到疼痛难忍，不能进行正常的飞行任务时才去接受按摩理疗等治疗缓解症状。如果有一种有效的无创监测手段能够连续监测飞行员颈腰部肌肉变化过程，就能够及时分析并提示飞行员颈腰部肌肉疲劳的状态，从而可以及时进行相关的医疗防护，早期治疗，对于保持直升机飞行员健康有很大帮助。据此，本研究拟利用生物电阻抗测量技术，从建立颈腰部生物电阻抗测量方法学入手，通过动物实验和人体实验相结合的方式，研究振动和强迫体位造成的颈腰痛发生发展过程中电阻抗特性和生物学特性的相互关系，筛选出敏感性强的电阻抗特性指标，揭示电阻抗特性和颈腰痛疼痛程度之间的关系，为检测颈腰痛提供新的思路和理论依据，为保障直升机飞行员颈腰部健康做出贡献。

颈腰痛是一种常见的临床综合症，也是现代社会面临的一个重要的公共卫生问题，尤其是对于特殊环境下的工作人员，如飞行员，颈腰痛更是影响其健康的重要因素。颈腰痛对飞行员的不良影响是一个慢性长期的病理变化过程，如果有一种有效手段能够随时无创监测飞行员颈腰部肌肉变化过程，及时分析并提示飞行员颈腰部肌肉疲劳的状态，那么就可尽早进行相应医疗防护，这对于保持直升机飞行员健康有很大帮助。据此，本研究从建立颈腰部生物电阻抗在体测量方法入手，搭建了10 Hz-100 MHz阻抗测量分析平台以及1-30 kHz便携式阻抗测量仪。在此基础上，通过动物颈腰肌肉痛造模，从细胞形态改变，酶活性变化，影像学特征以及电阻抗特性四个方面对压迫固定颈腰部造成的颈腰肌肉损伤发展变化规律进行了深入的分析，研究分析了不同类型指标与电阻抗特性的相关关系。通过对某直升机部队飞行员进行颈腰痛相关信息调查和电阻抗特性测量研究，分析发现颈腰痛疼痛程度与阻抗值密切相关，越疼痛阻抗值越大。影响颈腰痛的因素是多方面的，包括飞行员一般情况（年龄，飞行时间等），机器设备的工效学设计（座舱尺寸，头盔重量等），环境因素（振动，工作负荷等），以及运动情况（有氧运动，肌肉锻炼）。这些因素的统计对于分析飞行员颈腰痛具有重要意义，而且部分因素的变化与相应部位的阻抗变化具有相关性，可以认为这些因素加速颈腰部内部生理结构的变化从而使得其生物物理学特性发生改变，导致阻抗变化。针对久坐会导致腰痛的发生，设计实验分析正常无颈腰痛的人在久坐后腰部阻抗是否会发生相应变化。研究发现阻抗指标对腰部不适的区别性高于主观感受，为电阻抗特性对颈腰痛的预警提供了前置基础。通过动物实验和人体实验相结合的方式，研究了颈腰肌肉痛发生发展过程中电阻抗特性和生物学特性的相互关系，揭示电阻抗特性和颈腰痛疼痛程度之间的关系，这为检测颈腰痛提供新的思路和理论依据，并将为保障直升机飞行员颈腰部健康做出贡献。